Butyraattilisä lapsille, joilla on autismispektrihäiriö (ASD) ja toiminnalliset maha-suolikanavan häiriöt (b(AUT)yrate)

ASD on heterogeeninen ryhmä hermoston kehityshäiriöitä, joilla on monimutkaiset monitekijäiset etiologiat ja jotka edellyttävät yksilöllisiä, oikea-aikaisia ​​ja näyttöön perustuvia toimenpiteitä lasten ja heidän perheidensä elämän parantamiseksi. Lääketieteelliset liitännäissairaudet ovat yleisiä ASD:ssä, ja niihin kuuluvat FGID:t, jotka ovat sairauksia, jotka johtuvat liikkuvuuteen, yliherkkyyteen ja muihin toimintoihin vaikuttavien oireiden yhdistelmästä, jotka eivät johdu anatomisesta tai orgaanisesta alkuperästä. FGID:t liittyvät usein uni- ja käyttäytymisongelmiin, joilla on negatiivinen vaikutus ASD-lasten kliiniseen toimintaan. Farmakologisia aineita, jotka voivat kohdistaa FGID:iin ASD-lapsilla, suositellaan. Immuunijärjestelmä, epigeneettinen, suolen mikrobiomi, mitokondrioiden aineenvaihdunta ja suolen ja aivojen akselin muutokset ovat osallisina ASD:n ja FGID:n etiologiassa, ja ne voivat edustaa mahdollisia interventiokohteita. Termiä postbiootit voidaan pitää kattoterminä kaikille synonyymeille ja niihin liittyville termeille mikrobifermentaatiokomponenteille, mukaan lukien monet erilaiset ainesosat, kuten lyhytketjuiset rasvahapot, mikrobisolufraktiot, toiminnalliset proteiinit, solunulkoiset polysakkaridit, solulysaatit, teikoiinihappo, peptidoglykaani -peräiset muropeptidit ja pili-tyyppiset rakenteet. Uudet tiedot osoittavat, että postbiooteilla voi olla suoria immunomoduloivia ja kliinisesti merkittäviä vaikutuksia. On olemassa näyttöä postbioottien käytöstä terveillä yksilöillä yleisen terveyden parantamiseksi ja eri sairauksien oireiden lievittämiseksi. Erityisesti postbioottinen butyraatti, suoliston mikrobiotosta peräisin oleva lyhytketjuinen rasvahappo, vaikuttaa suojaavasti FGID:itä ja ASD:tä vastaan ​​laajan valikoiman toimintoja, joihin liittyy suolen mikrobisto, immuunijärjestelmä, epigeneettiset mekanismit ja mitokondrioiden toiminta. Yhdessä nämä tiedot tukevat vahvasti hypoteesia, että butyraatti-oraalinen lisäravinne voi vaikuttaa terapeuttiseen vaikutukseen FGID:itä ja käyttäytymisoireita vastaan ​​ASD-lapsilla. Butyraattia on ehdotettu FGID-hoitoon, mutta sen lupaava vaikutus ASD:hen rajoittuu prekliinisiin tietoihin. Nykyinen monikeskussokkoutettu, satunnaistettu kontrolloitu tutkimus on suunniteltu tarkasti tutkimaan oraalisen butyraattilisän terapeuttisia vaikutuksia lapsilla, joilla on ASD (joko idiopaattinen tai oireyhtymä) ja FGID. Tarkkuuslääketieteen ja diagnoosin, terapeuttisten menetelmien ja ennusteen suunnittelun ja parantamisen mukaisesti suuria monimutkaisia ​​tietokokonaisuuksia käyttämällä tämä tutkimus toteuttaa korkean suorituskyvyn laskennan ja tekoälyn moniulotteisissa kliinisissä ja biologisissa aineistoissa. ASD:n suuri heterogeenisuus etiologian ja kliinisen esityksen suhteen edellyttää parempaa ymmärrystä siitä, kuka todennäköisimmin reagoi mihinkin interventioihin, millä intensiteetillä ja kuinka kauan, jotta ne voitaisiin osoittaa niille, jotka todennäköisimmin hyötyvät samalla kun vähennetään hoitokustannukset kansalliselle terveydenhuollolle. Siksi on tarpeen tunnistaa hoitovasteen välittäjät ja moderaattorit (tekijät, jotka ennustavat parempaa vastetta hoitoon, mukaan lukien tekijät, jotka vaikuttavat yksilöiden vasteisiin erilaisiin hoitoihin), jotta kliinikot voivat räätälöidä varhaisia ​​interventioita huolellisemmin. Tätä tarkoitusta varten tutkitaan välittäjiä ja moderaattoreita, jotka osallistuvat postbioottisten lisäravinteiden vaikutukseen FGID:iin, ML:n avulla, joka suoritetaan kliinisille ja biologisille muuttujille, jotka on kerätty digitaaliseen Research Electronic Data Capture (REDCap) -alustaan. Hoitoon reagoivan lapsen mallien/profiilien tunnistaminen voi olla tärkeää riskin arvioinnissa varhaisessa vaiheessa ja ASD:n yksilöllisen hoidon ja ehkäisyn suunnittelussa mikrobiotan moduloinnin kautta.

Yhä useammat todisteet viittaavat siihen, että suoliston mikrobiomi on yksi suolen ja aivojen välisen viestinnän tärkeimmistä modulaattoreista ASD:ssä. Aivo-suolisto-mikrobiomi-akselista on tullut pakottava tutkimusalue ASD:ssä, erityisesti lapsilla. Aiemmat tutkimukset ovat ehdottaneet muutoksia suoliston mikrobiomin rakenteessa ja toiminnassa ASD-lapsilla sekä FGID-sairaudilla: vähentynyt Bacteroidetes/Firmicutes (tunnetut butyraattituottajat) -suhde ASD-lasten ulostenäytteissä ja merkittävästi vähentynyt suoliston mikrobiomin butyraattitason tuotanto. ASD-lapsista.

Butyraatti on laajalti tunnettu histonideasetylaasi-inhibiittori, koska se pystyy ylittämään veri-aivoesteen. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että hoito suun kautta otettavalla natriumbutyraatilla paransi BTBR-hiirten käyttäytymishäiriöitä, jotka ovat yksi vahvimmista ASD:n eläinmalleista. Frontaalisen aivokuoren geeniekspressioanalyysit paljastivat, että butyraatin vaikutukset käyttäytymiseen johtuivat geenien positiivisesta modulaatiosta, jotka osallistuvat kiihotus-/inhibiittoritasapainoon ja hermosolujen aktivaatioon. Tarkemmin sanottuna natriumbutyraatti vähensi hermosolujen aktivaatiomarkkerigeenejä ja lisäsi inhiboivia välittäjäainegeenejä. Lisäksi äskettäin suoritettiin kaksoissokkotutkimus 3–8-vuotiailla ASD:tä sairastavilla lapsilla, joilla arvioitiin L. Reuteri -lisän (6 kuukautta) vaikutusta sosiaalisiin puutteisiin, maha-suolikanavan (GI) oireisiin ja immuunivasteeseen. Julkaisemattomat havainnot osoittivat, että L. Reuteri lisäsi merkittävästi adaptiivisen käyttäytymisen arviointijärjestelmän sosiaalisten alialueiden pisteitä ja alensi sosiaalisen reagointiasteikon ja maha-suolikanavan (GI) oireiden kokonaispistemäärää 6 kuukauden kohdalla. Älykkään osamäärän (IQ) kerrostumiseen perustuvat käyttäytymistulokset paljastivat myös L. Reuterin tehokkuuden sosiaalisiin ja GI-alueisiin ASD-lapsilla, joilla on normaali IQ-alue. Nämä tutkimukset korostavat probioottien ja postbioottien lupaavaa roolia ASD-lapsissa.

Tavoitteet. Monikeskus, kaksoissokkoutettu, peräkkäinen satunnaistettu kontrolloitu koe butyraatista vs. lumelääkettä suoritetaan 128 ASD-lapselle (arvioitu otoskoko), jotta voidaan arvioida postbioottisen lisäravinteen tehokkuutta toiminnallisiin maha-suolikanavan häiriöihin lapsilla, joilla on ASD. Toissijaisena tavoitteena on määrittää, voisiko butyraattilisä vaikuttaa ASD:n käyttäytymiseen ja ydinoireisiin, ja missä määrin. Kolmas tavoite on tunnistaa kliiniset ja/tai biologiset tekijät, jotka vaikuttavat ASD-lasten vasteeseen postbioottien lisäravinnoksi.

Materiaalit ja menetelmät. Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II of Napoli ja Policlinico Tor Vergata Hospital kutsuvat 3-6-vuotiaiden ASD-lasten vanhemmat osallistumaan tutkimukseen. Jos he suostuvat, protokollasta annetaan täydelliset tiedot ja kirjallinen allekirjoitettu tietoinen suostumus kerätään. ASD-diagnoosi, vakavuus ja kliininen toiminta määritellään mielenterveyshäiriöiden diagnostiikka- ja tilastokäsikirjan (DSM-5) kriteerien ja kultastandarditestien mukaisesti. FGID-diagnoosi tehdään Rome III Criteria -kyselylomakkeen ja 6-GSI:n avulla. Lasten ruokailutottumuksia arvioidaan kolmen päivän ruokapäiväkirjalla. Kliiniset keskukset lähettävät ikä-, sukupuoli- ja älykkyysosamäärätiedot Istituto Superiore di Sanitàlle keskitettyä satunnaistusmenettelyä varten REDCap-alustalla. Lähtötilanteessa (aikapiste 0) vanhemmat kutsutaan Napolin Azienda Ospedaliera Universitaria Federico II:een ja Policlinico Tor Vergata -sairaalaan kattavaan kliiniseen arviointiin, joka sisältää anamnestisen haastattelun ja standardoitujen testien suorittamisen autismin ja ruoansulatuskanavan oireiden, globaalin kehityksen sekä adaptiivisen ja käyttäytymisen varalta. toiminta. Veri- ja ulostenäytteet otetaan geneettistä ja metabolista analyysiä varten sekä tehdään myös elektroenkefalografia.

Vanhemmat saavat butyraatti- tai lumelääkettä 16 viikon (4 kuukauden) ajan jakoprosessin mukaan. Hoito numeroidaan satunnaistusjärjestelmän mukaisesti ilman viittausta ryhmiin, ja sen tietää vain luettelon laativa Istituto Superiore di Sanità -tilastomies. Napolin akateemisen sairaalan Federico II:n keskusapteekkipalvelu valmistaa pussit ja erottumattomat (sama väri, haju, maku) hoitosisällöt. Kliiniset keskukset toistavat täyden arvioinnin täydennysjakson lopussa (aikapiste 1). Aikapisteessä 2 (4 kuukauden kuluttua aikapisteen 1 loppuun mennessä) vanhempia pyydetään täyttämään Aikapiste 1 -kyselylomakkeet arvioidakseen lisäravinteen pitkäaikaisvaikutusta - konsolidoitumista. Lapsille ja perheille aiheutuvien lisähaittojen välttämiseksi veri- ja ulostenäytteitä ei oteta aikapisteessä 2.

Butyraattilisäaineeseen reagoivat tekijät ja biomarkkerit, jotka erottavat reagoijat reagoimattomista, tunnistetaan ottamalla käyttöön korkean suorituskyvyn laskenta ja tekoäly Istituto Superiore di Sanitàn kehittämään ja hallinnoimaan digitaaliseen alustaan ​​kerättyihin moniulotteisiin kliinisiin ja biologisiin tietokokonaisuuksiin. Käyttämällä ML-lähestymistapaa, tekoälyn osajoukkoa, Napolin yliopisto Federico II analysoi tietojoukon luodakseen suhteita ilman ennalta määrättyä mallintamista. ML on innovatiivinen tapa tarjota vankkoja ennusteita, voittaa kuvailevat tilastolliset mallit ja todistaa digitaalisen kaksosen tarkasteltaville ilmiöille. Kliiniset, käyttäytymiseen liittyvät, tulehdukselliset ja immunologiset tekijät muuttuvat ASD:ssä. Näiden ongelmien suuri vaihtelu ASD-potilaiden välillä tekee kuitenkin vaikeaksi ennustaa, kuka todennäköisimmin reagoi tiettyyn interventioon, millä intensiteetillä ja kuinka kauan. Tätä tarkoitusta varten tutkijat kehittävät todennäköisyyspohjaisen monitoimialueen dataintegraatiomallin, joka koostuu suoliston mikrobiomista, immuunijärjestelmästä ja tulehduksellisista biomarkkereista perifeerisissä veri- ja ulostenäytteissä sekä kliinisistä/käyttäytymisbiomarkkereista, jotka käyttävät ML:ää parantamaan terapiaa ja ennustamaan ASD:n ennustetta. . Aineistoon sisällytettävät kliiniset ja käyttäytymismuuttujat kerätään kokeellisessa suunnittelussa kuvattujen testien/kyselylomakkeiden avulla. Suoliston mikrobiomi-, immuuni- ja tulehdusmuuttujat kerätään veri- ja ulostenäytteistä lähtötilanteessa (aikapiste 0) ja täydennyshoidon lopussa (aikapiste 1). Suoliston mikrobiomin koostumukselle on ominaista haulikkometagenomiikka. Hallitsevien kantojen genomit rekonstruoidaan myös äskettäin validoidulla standardiputkella ja niitä verrataan sen määrittämiseksi, esiintyykö kantatason vaihtelua butyraatilla hoidettaessa. Ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA:t: asetaatti, propionaatti ja butyraatti) tasot määritetään kaasukromatografimassaspektrometrialla, kuten aiemmin on kuvattu. Suoliston mikrobiomin muuttunut koostumus voi muuttaa suolen estettä, mikä mahdollisesti mahdollistaa bakteerien ja niiden antigeenien, toksiinien ja metaboliittien siirtymisen ja johtaa useisiin muutoksiin sytokiinien tuotannossa, immuunisolupopulaatioissa sekä solujen aktivaatiomarkkereissa.

Istituto Superiore di Sanità suorittaa satunnaistamisen ja allokoinnin piilottamisen. Satunnaistaminen luodaan käyttämällä Ralloc-menettelyä STATAssa, jota hallinnoidaan RECap-alustan kautta ilmoittautumisen jälkeen ja jonka Istituto Superiore di Sanità tarjoaa lääkäreille. Erityiset standardioperatiiviset menettelyt (SOP) määriteltiin tutkimuksen ja kokeen eheyden takaamiseksi. Sokkoutettu tilastotieteilijä analysoi tiedot Stata 16.1:n avulla.